Превращение органических веществ в семенах

Основными формами запасных веществ в семенах являются крахмал, жиры и белки. Все семена по преобладающей форме запасных веществ делят на крахмалистые и маслянистые. К первой группе от­носят семена большинства хлебных злаков и зернобобовых, каштана, акаций, дуба и некоторых других. Семена с преобладанием жиров фор­мируются у конопли, льна, мака, подсолнечника, хлопчатника, а из древесных растений у кедра, сосны, ели, пихты, тисса и других хвой­ных, а также у липы, грецкого ореха, лещины, бука и многих других. Например, в семенах дуба черешчатого содержится около 47% крах­мала и всего лишь 3% жира, и семенах сосны – до 35% жиров и ме­нее 5% углеводов (в основном гемицеллюлоз при почти полном от­сутствии крахмала). Семена обеих групп накапливают значительные количества запасных белков, причем маслянистые семена содержат, как правило, больше белков, чем крахмалистые.

При созревании семян и плодов наблюдаются глубокие превра­щения разнообразных органических веществ. И в семена и плоды из листьев притекает большое количество углеводов и азотсодержащих ве­ществ, прежде всего аминокислот и амидов. Сразу после цветения начинается формирование зародыша, образование новых клеток, рост тканей семени.

По мере завершения роста зародыша в созревающих семенах происходит накопление больших количеств сахара (у злаков эту фразу называют молочной спелостью). Затем начинается синтез крахмала.

В крахмалистых семенах процесс синтеза крахмала продолжается до полного созревания, в результате чего семена становятся твердыми и крепкими. Важно отметить, что превращение глюкозы в крахмал происходит и на ранних этапах созревания маслянистых семян. Так, например, в начале июля в семенах лещины содержится около 8% сахара, 22% крахмала и только3% жира. Лишь на самых заключительных этапах созревания маслянистых семян происходит интенсивное накопление различных масел и других жироподобных веществ. Так, у той же лещины за три месяца летом количество жира в семенах увеличивается в 20 раз, а углеводов уменьшается в 7 раз.

Жиры синтезируются из глицерина и жирных кислот, которые, в свою очередь, образуются из продуктов гликолитического расщепле­ния глюкозы: глицерин — из фосфоглицеринового альдегида (ФГА), а жирные кислоты — из ацетил-кофермента А. Существенные изменения биохимического состава наблюдаются по мере созревания плодов у плодовых древесных культур. Завязавшие­ся плоды яблони по содержанию органических веществ мало отлича­ются от зеленых листьев. Затем в околоплодниках накапливается очень много клетчатки, гемицеллюлозы. Крахмала, органических кислот, ду­бильных веществ. Поэтому зеленые яблоки очень твердые, кислые и несъедобные. По ходу созревания количество крахмала и других на­званных компонентов резко уменьшается, повышается содержание раз­личных сахаров, синтезируется много витаминов (аскорбиновой кисло­ты, каротина, никотиновой и фолиевой кислот и др.), различных аро­матических веществ, антоцианов, и плоды приобретают свою обыч­ную привлекательность, становятся сладкими, ароматными, приятными на вкус и мягкими благодаря гидролизу пектиновых веществ, склеи­вавших до этого стенки мякоти плода. У зимних сортов яблонь боль­шинство из указанных превращений происходит уже после снятия плодов с дерева, во время лежки, когда притока новых органических веществ из листа уже не происходит.

После полного созревания обмен веществ в семенах существенно изменяется и постепенно снижается до минимума. Количество воды начинает быстро падать ввиду снижения гидрофильности коллоидов клеток семян. Это ведет к снижению активности имеющихся молекул ферментов, которые связываются с запасными белками. Понижается синтетическая деятельность семян в связи с уменьшением содержа­ния и РНК и потерей функций поли рибосом, которые исчезают пол­ностью. Резко уменьшается интенсивность процесса дыхания. Накап­ливаются ингибиторы роста. Клетки семян переходят в состояние покоя.